(Luận văn thạc sĩ) Công nghệ lập trình gia công trên máy CNC nhiều trục sử dụng ngôn ngữ lập trình bậc cao APT(Luận văn thạc sĩ) Công nghệ lập trình gia công trên máy CNC nhiều trục sử dụng ngôn ngữ lập trình bậc cao APT(Luận văn thạc sĩ) Công nghệ lập trình gia công trên máy CNC nhiều trục sử dụng ngôn ngữ lập trình bậc cao APT(Luận văn thạc sĩ) Công nghệ lập trình gia công trên máy CNC nhiều trục sử dụng ngôn ngữ lập trình bậc cao APT(Luận văn thạc sĩ) Công nghệ lập trình gia công trên máy CNC nhiều trục sử dụng ngôn ngữ lập trình bậc cao APT(Luận văn thạc sĩ) Công nghệ lập trình gia công trên máy CNC nhiều trục sử dụng ngôn ngữ lập trình bậc cao APT(Luận văn thạc sĩ) Công nghệ lập trình gia công trên máy CNC nhiều trục sử dụng ngôn ngữ lập trình bậc cao APT(Luận văn thạc sĩ) Công nghệ lập trình gia công trên máy CNC nhiều trục sử dụng ngôn ngữ lập trình bậc cao APT(Luận văn thạc sĩ) Công nghệ lập trình gia công trên máy CNC nhiều trục sử dụng ngôn ngữ lập trình bậc cao APT(Luận văn thạc sĩ) Công nghệ lập trình gia công trên máy CNC nhiều trục sử dụng ngôn ngữ lập trình bậc cao APT(Luận văn thạc sĩ) Công nghệ lập trình gia công trên máy CNC nhiều trục sử dụng ngôn ngữ lập trình bậc cao APT(Luận văn thạc sĩ) Công nghệ lập trình gia công trên máy CNC nhiều trục sử dụng ngôn ngữ lập trình bậc cao APT(Luận văn thạc sĩ) Công nghệ lập trình gia công trên máy CNC nhiều trục sử dụng ngôn ngữ lập trình bậc cao APT(Luận văn thạc sĩ) Công nghệ lập trình gia công trên máy CNC nhiều trục sử dụng ngôn ngữ lập trình bậc cao APT(Luận văn thạc sĩ) Công nghệ lập trình gia công trên máy CNC nhiều trục sử dụng ngôn ngữ lập trình bậc cao APT(Luận văn thạc sĩ) Công nghệ lập trình gia công trên máy CNC nhiều trục sử dụng ngôn ngữ lập trình bậc cao APT(Luận văn thạc sĩ) Công nghệ lập trình gia công trên máy CNC nhiều trục sử dụng ngôn ngữ lập trình bậc cao APT(Luận văn thạc sĩ) Công nghệ lập trình gia công trên máy CNC nhiều trục sử dụng ngôn ngữ lập trình bậc cao APT(Luận văn thạc sĩ) Công nghệ lập trình gia công trên máy CNC nhiều trục sử dụng ngôn ngữ lập trình bậc cao APT(Luận văn thạc sĩ) Công nghệ lập trình gia công trên máy CNC nhiều trục sử dụng ngôn ngữ lập trình bậc cao APT(Luận văn thạc sĩ) Công nghệ lập trình gia công trên máy CNC nhiều trục sử dụng ngôn ngữ lập trình bậc cao APT
TỔNG QUAN
Tình hình nghiên cứu trong nước và ngoài nước
APT (Automatically Programmed Tools) là ngôn ngữ lập trình NC bậc cao đầu tiên được sử dụng rộng rãi cho các máy công cụ điều khiển số Được nghiên cứu thành công tại phòng thí nghiệm hệ thống điện của viện công nghệ Massachusetts hợp tác với ngành công nghiệp hàng không Hoa Kỳ, APT đã trở thành chuẩn mực quốc tế cho các máy NC Vào những năm 1955, APT đã được phát triển phổ biến tại Mỹ và ứng dụng trong lập trình gia công, bao gồm cả các công việc lập trình 3D phức tạp, mang lại nhiều ưu điểm vượt trội trong sản xuất tự động.
APT là ngôn ngữ lập trình của CAM, với khoảng 3000 từ vựng để lập trình gia công đơn giản cũng như các yếu tố đường cong 3 chiều như hình cầu, hình trụ, parabol, mặt võng Người lập trình có thể xác định hình dáng dụng cụ, dung sai mô tả hình dáng hình học của chương trình gia công và các lệnh hỗ trợ chuyển động dụng cụ Hệ thống APT cho phép xử lý dữ liệu gia công với các chức năng nổi bật như sao chép, phản xạ, di chuyển, xoay, và có khả năng làm mềm hóa chương trình gia công bằng Macro.
Từ APT người ta đã phát triển ra các ngôn ngữ lập trình khác như:
EXAPT (Extended Subset of APT) là tập con mở rộng của ngôn ngữ APT, nổi bật với khả năng tính toán tối ưu chế độ cắt tự động, giúp tối ưu quá trình gia công Được triển khai tại Đức vào năm 1964, EXAPT đã phát triển thành ba phiên bản khác nhau, góp phần nâng cao hiệu quả và chính xác trong lập trình gia công tự động.
MINIAPT là tệp con thu gọn của APT, được phát triển như một ngôn ngữ lập trình do nhà chế tạo phần mềm HOM thiết lập Đây là công cụ chuyên dụng để điều khiển đường và điều khiển phi tuyến, giúp tối ưu hóa quá trình lập trình và vận hành hệ thống Với vốn từ vựng hạn chế chỉ 200 từ, MINIAPT mang lại khả năng linh hoạt và dễ dàng sử dụng trong các ứng dụng kỹ thuật, đặc biệt trong lĩnh vực tự động hóa và điều khiển hệ thống phức tạp.
- TELEAPT: Ngôn ngữ này do hãng IBM phát triển, phục vụ cho việc điều khiển điểm, đường và phi tuyến 2
1 D Ngôn ngữ này thuộc họ APT cho phép thông qua mạng TELEPHONE, để chuyển dữ liệu vào máy tính xử lý
COMPACT2 là ngôn ngữ lập trình vạn năng, được phát triển bởi Viện Nghiên cứu Dữ liệu Quốc gia Mỹ (MDSI), chuyên dùng cho các nghiệp vụ điều khiển đường và các hệ thống phi tuyến Ngôn ngữ này có khả năng tích hợp với hệ thống điện thoại và vận hành đa đối tác trên nhiều thiết bị đầu cuối (TERMINAL) Nhờ những ưu điểm này, COMPACT2 đã được phát triển rộng rãi trong các quốc gia công nghiệp phát triển.
EPLAN là ngôn ngữ lập trình của Pháp được thiết kế cho các nhiệm vụ gia công từ 2 đến 4 trục điều khiển số, phù hợp cho các hệ thống phức tạp Ngôn ngữ này thường liên kết chặt chẽ với các máy tính của hãng Hewlett-Packard, hỗ trợ tối ưu hóa quá trình gia công và tự động hóa trong sản xuất.
- AUTOPROGRAMER: Ngôn ngữ lập trình cho các vấn đề gia công tiện, khoan, phay, do hãng BOEHRINGEN phát triển và chạy trên các máy tính nhỏ và trung bình
MITURN là ngôn ngữ lập trình do Hà Lan phát triển, chuyên về công nghệ gia công và chế độ cắt gọt Ngôn ngữ này giúp tối ưu hóa quá trình tính toán dữ liệu gia công, nâng cao hiệu quả và chính xác trong gia công kim loại và vật liệu Với MITURN, các kỹ sư có thể lập trình tự động hóa quá trình gia công, giảm thiểu thời gian và sai sót Đây là công cụ hữu ích cho ngành chế tạo máy móc và gia công chính xác, góp phần nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm.
Trong những năm 80 ở Tây Âu, các ngôn ngữ lập trình tương tự như APT, chẳng hạn như AUTOTECH và SYMAP, đã được phát triển mạnh mẽ dựa trên ứng dụng rộng rãi của các trung tâm gia công và hệ thống tự động linh hoạt trong sản xuất Tuy nhiên, có thể khẳng định rằng APT là ngôn ngữ đại diện cho phong cách lập trình gia công, phản ánh xu hướng tự động hóa trong gia công cơ khí Ngày nay, ngôn ngữ lập trình APT được sử dụng rộng rãi nhất trên thế giới và ngày càng được hoàn thiện, trở thành tiêu chuẩn trong lập trình gia công tự động.
Các nghiên cứu của thế giới liên quan đền ngôn ngữ lập trình APT gồm:
Nghiên cứu của O.R Fauvel từ Đại học Calgary, Canada, tập trung phân tích các lỗi tuyến tính trong hệ thống lập trình nhiều trục dựa trên ngôn ngữ APT Bài viết đề cập đến cách xác định và giảm thiểu các lệch trong hệ thống, từ đó làm giảm mức độ nghiêm trọng của các lỗi tuyến tính Nghiên cứu đã được đăng tải trên tạp chí ScienceDirect vào năm 1990, góp phần nâng cao hiệu quả và độ tin cậy của các hệ thống lập trình tự động.
Chương trình mô phỏng máy CNC năm trục sử dụng ngôn ngữ lập trình APT được nghiên cứu bởi Ming C Leu và các đồng nghiệp người Mỹ Đề tài tập trung vào xây dựng chương trình mô tả quá trình quét đặc điểm hình học 3D, các chuyển động của dao cắt năm trục và thời gian gia công thực tế khi gia công trên máy Phần mềm này giúp tối ưu hóa quá trình gia công tự động và chính xác hơn Bài viết đã được đăng trên tạp chí ScienceDirect vào tháng 12 năm 1996, góp phần nâng cao khả năng lập trình CNC và mô phỏng các quá trình gia công phức tạp.
Chương trình biên dịch APT cho máy CNC 5 trục phát triển bởi Hsin Yu Cheng và đồng nghiệp từ Đại học Kaohsiung, Đài Loan, bao gồm bảy phân hệ chức năng tích hợp chặt chẽ với nhau Nghiên cứu này giúp các máy CNC 5 trục hoạt động hiệu quả hơn, dễ dàng chuyển đổi dữ liệu từ các phần mềm CAD/CAM sang dữ liệu điều khiển máy, đồng thời nâng cao khả năng chuyển động linh hoạt của các trục trong quá trình gia công Kết quả của dự án đã được công bố trên tạp chí Scientific.net vào tháng 2 năm 2012, mở ra hướng phát triển mới trong lĩnh vực gia công CNC đa trục.
Các đề tài nghiên cứu liên quan tới ngôn ngữ lập trình APT và máy điều khiển số trong nước như:
Đề tài của kỹ sư Nguyễn Thanh Sơn tập trung vào ứng dụng ngôn ngữ lập trình cao cấp APT trong gia công các bề mặt định hình Nghiên cứu đã phân tích cấu trúc của chương trình NC và ngôn ngữ APT, từ đó xây dựng chương trình gia công mặt định hình dựa trên lý thuyết Kết quả của đề tài chứng minh hiệu quả của việc sử dụng ngôn ngữ APT trong quá trình gia công, góp phần nâng cao hiệu suất và chính xác cho quá trình gia công cơ khí Năm 2006, tác giả đã bảo vệ thành công đề tài tại Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội, góp phần vào phát triển công nghệ gia công bằng ngôn ngữ lập trình cao cấp.
Nghiên cứu tập trung nâng cao độ chính xác gia công các chi tiết hình dáng phức tạp trên trung tâm gia công CNC ba trục bằng phương pháp bù sai số của tác giả Trương Thị Thu Hương Các kết quả nổi bật bao gồm phân tích tính năng công nghệ của máy CMM – C544 và trung tâm gia công VMC – 85S, ứng dụng công nghệ đo quét (Scanning) để tạo mô hình CAD sản phẩm, cùng với xây dựng thuật toán bù sai số tích hợp vào chương trình NC trên máy VMC – 85S Đề tài đã thành công bảo vệ vào tháng 5 năm 2008 tại Trường Đại Học Thái Nguyên, đóng góp quan trọng vào lĩnh vực gia công chính xác cao các chi tiết hình học phức tạp.
Trong dự án của KS Dương Thị Vân Anh, đề tài nghiên cứu về ứng dụng chuẩn STEP/STEP-NC cho gia công chi tiết tiện phay đã đạt được thành công quan trọng Kết quả chính là xây dựng chương trình chuẩn STEP-NC phù hợp để gia công các chi tiết phay và tiện 2.5D bằng phần mềm CAD/CAM hiện đại Đề tài đã được bảo vệ thành công vào năm 2010 tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh, mở ra hướng phát triển mới trong công nghệ lập trình và tự động hóa gia công cơ khí.
- Đề tài: Xây dựng hệ thống lập quy trình công nghệ theo chuẩn STEP/STEP-
Nghiên cứu về chuẩn STEP-NC đã được thực hiện bởi kỹ sư Nguyễn Đình Nghĩa, nhằm xây dựng hệ thống lập quy trình công nghệ theo tiêu chuẩn STEP/STEP-NC cho các chi tiết phay, tiện 2.5D bằng phần mềm STEP-NC machine Kết quả của đề tài đã đạt được và được bảo vệ thành công vào năm 2011 tại Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh.
Tính cấp thiết của đề tài
Máy công cụ điều khiển số CNC ngày càng phổ biến trong các nhà máy công nghiệp tại Việt Nam, góp phần nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm Để khai thác tối đa hiệu quả của máy CNC, cần hiểu rõ về cấu tạo, hoạt động và cách lập trình gia công trên máy Việc cải tiến thiết bị phù hợp với người dùng Việt Nam đòi hỏi phải đào tạo bài bản và có kiến thức sâu rộng về ngôn ngữ lập trình gia công CNC Nhờ đó, doanh nghiệp có thể nâng cao năng lực cạnh tranh và tối ưu hóa quá trình chế tạo, đáp ứng tốt hơn các yêu cầu ngày càng khắt khe của thị trường.
Trong quá trình đổi mới và hiện đại hóa công nghệ chế tạo, các máy công cụ cũ đang dần được thay thế bằng máy điều khiển số CNC và robot công nghiệp nhằm nâng cao năng suất, giảm chi phí và tăng lợi nhuận cho doanh nghiệp Việc nghiên cứu ứng dụng công nghệ gia công trên máy CNC nhiều trục, đặc biệt là sử dụng các ngôn ngữ lập trình phù hợp, đóng vai trò quan trọng trong tối ưu hóa quá trình gia công Ngôn ngữ lập trình bậc cao APT đang được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực này, góp phần nâng cao hiệu quả và chính xác của quá trình gia công số nhiều trục Do đó, việc học hỏi và nghiên cứu các ngôn ngữ lập trình để ứng dụng trong lập trình gia công cho các máy CNC nhiều trục là một vấn đề cấp thiết và thiết yếu cho các nhà công nghệ cũng như sinh viên ngành cơ khí chế tạo.
Vì thế tôi chọn đề tài “ Công ngh ệ l ậ p trình gia công trên máy CNC nhi ề u tr ụ c s ử d ụ ng ngôn ng ữ l ậ p trình b ậ c cao APT ” làm đề tài luận văn thạc sĩ.
Mục tiêu và đối tƣợng nghiên cứu
Học viên cần nắm vững ngôn ngữ lập trình bậc cao APT để xây dựng công nghệ lập trình phay CNC ba trục và bốn trục hiệu quả Hiểu rõ cấu trúc chương trình, các định nghĩa hình học, lệnh thiết kế đường chạy dao và lệnh hậu xử lý đóng vai trò cốt lõi trong quá trình phát triển Áp dụng kiến thức về ngôn ngữ APT giúp tối ưu hóa quá trình lập trình gia công các chi tiết trên máy phay CNC ba trục và bốn trục Việc sử dụng thành thạo ngôn ngữ lập trình APT sẽ nâng cao hiệu suất và độ chính xác trong gia công CNC.
- Ngôn ngữ lập trình APT
- Cấu trúc chương trình APT
- Công nghệ lập trình phay CNC ba trục dựa vào ngôn ngữ lập trình bậc cao APT
- Công nghệ lập trình phay CNC bốn trục dựa vào ngôn ngữ lập trình bậc cao APT.
Nhiệm vụ của đề tài và phạm vi nghiên cứu
- Nghiên cứu cấu trúc của chương trình NC dựa vào ngôn ngữ APT
- Nghiên cứu về các đặc điểm hình học của ngôn ngữ lập trình bậc cao APT
- Nghiên cứu về các lệnh thiết kế đường chạy dao của ngôn ngữ lập trình bậc cao APT
- Nghiên cứu các lệnh hậu xử lý của của ngôn ngữ lập trình bậc cao APT
- Nghiên cứu hệ thống xử lý chương trình nguồn APT
- Xây dựng công nghệ lập trình phay CNC ba trục dựa vào ngôn ngữ lập trình bậc cao APT
- Lập trình gia công chi tiết trên máy phay CNC ba trục dựa vào ngôn ngữ lập trình bậc cao APT
- Xây dựng công nghệ lập trình phay CNC bốn trục dựa vào ngôn ngữ lập trình bậc cao APT
- Lập trình gia công chi tiết trên máy phay CNC bốn trục dựa vào ngôn ngữ lập trình bậc cao APT
1.4.2 Phạm vi nghiên cứu Đề tài chỉ tập trung nghiên cứu công nghệ lập trình gia công trên máy CNC nhiều trục sử dụng ngôn ngữ lập trình bậc cao APT Các vấn đề liên quan khác không thuộc phạm vi nghiên cứu của đề tài.
Phương pháp nghiên cứu
- Nghiên cứu, phân tích lý thuyết
- Phương pháp điều tra khảo sát.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Định nghĩa hình học cho ngôn ngữ lập trình APT
Các câu lệnh định nghĩa hình dạng hình học được sử dụng để mô tả chi tiết phần Profile, bao gồm các phần tử nhỏ như điểm, đường tròn, cung cong, mặt phẳng, cùng với các Profile 2 chiều và 3 chiều Những lệnh này giúp tạo và chỉnh sửa các hình dạng chính xác, phục vụ cho thiết kế và mô phỏng kỹ thuật Việc sử dụng các câu lệnh này là nền tảng để xây dựng các mô hình hình học phức tạp, tối ưu hóa quá trình thiết kế và đảm bảo tính chính xác cao trong các dự án CAD.
APT dựa trên phần mô tả hình học chi tiết gia công để xác định đường chạy dao và trạng thái chuyển động của lưỡi cắt, đảm bảo quá trình gia công chính xác Phần hình học cần được định nghĩa rõ ràng trước khi lập các lệnh thiết lập đường chạy dao trong chương trình APT Các xác định hình học thường biến đổi theo cấu trúc dạng hình học cơ bản đã được định nghĩa, với thông tin chứa đựng trong các câu lệnh có dạng chung cụ thể.
[Nhãn lệnh] Tên thực thể = Dạng thực thể/ Thông tin về việc định nghĩa thực thể
Ví dụ: C1 = CIRCLE/ CENTER, P1, RADIUS, 5
Giải thích nghĩa của ví dụ trên là: C1 được định nghĩa là đường tròn có tâm là điểm P1 và có bán kính là 5
Điểm được xem là một vị trí trong không gian và được xác định duy nhất bởi ba tọa độ trong hệ thống toạ độ vuông góc Trong toán học, điểm có thể được định nghĩa theo nhiều cách khác nhau, trong đó phương pháp xác định điểm dựa trên hệ toạ độ vuông góc là một trong những cách phổ biến nhất.
POINT/ Tọa độ X, toạ độ Y, toạ độ Z
Khi toạ độ Z không được cung cấp, giá trị của nó đã được xác định bởi lệnh ZSURE đã thực hiện trước đó Nếu không sử dụng lệnh ZSURE, thì giá trị của toạ độ Z của điểm đó sẽ tự động được gán bằng 0.
Hai điểm với ký hiệu P1, P2 đƣợc xác định trong hệ toạ độ vuông góc nhƣ hình Giá trị toạ độ của 3 điểm này là P1 (3,4,5), P2 (6.5,5.7,0)
Lệnh định nghĩa hình học của 3 điểm này đƣợc đƣa ra nhƣ sau:
Hình 2.1: Điểm đƣợc xác đinh bởi tọa độ vuông góc [9] b) Theo hệ toạ độ cực
Trong hệ tọa độ cực, một điểm được xác định bằng bán kính và góc Có ba mặt phẳng chính liên quan đến hệ tọa độ cực, được xác định bởi hai trong ba trục tọa độ, tạo thành các mặt phẳng quan trọng trong việc xác định vị trí không gian của điểm.
XYPLAN (XY-PLAN mặt phẳng XY); YZPLAN (YZ-PLAN mặt phẳng YZ); ZXPLAN (ZX-PLAN mặt phẳng ZX)
Giá trị góc được xác định từ X+ đến bán kính khi mặt tham chiếu là XYPLAN hoặc ZXPLAN, giúp xác định chính xác hướng của đối tượng trong không gian Ngoài ra, góc còn được đo từ trục Y+ tới bán kính khi hai mặt tham chiếu là YZPLAN, đảm bảo độ chính xác trong phân tích vị trí và hướng trong các ứng dụng kỹ thuật Việc hiểu rõ các yếu tố này rất quan trọng trong thiết kế và phân tích hệ thống không gian, đặc biệt trong lĩnh vực kỹ thuật và đồ họa 3D.
, Giá trị bán kính, giá trị góc
Ví dụ: Định nghĩa 3 điểm P1, P2 trong hệ toạ độ độc cực, nhƣ chỉ ra trong hình
Hình 2.2: Điểm đƣợc xác đinh bởi tọa độ cực [9] c) Theo bán kính, góc và điểm tham chiếu
Một điểm trong mặt phẳng YZ có thể đƣợc xác định bởi bán kính và góc liên hệ với điểm cho trước trong hệ toạ độ độc cực
POINT/ Tên điểm tham chiếu, RADIUS, giá trị bán kính, ATANGL, giá trị góc Chú ý rằng ATANGL là từ bổ nghĩa nhƣ là giá trị góc
Ví dụ: Định nghĩa 2 điểm P1, P2 từ điểm tham chiếu PL1 (Nhƣ chỉ ra trong hình) P1 = POINT/ PT1, RADIUS, 15, ATANGL, 45
Điểm đƣợc xác định từ điểm tham chiếu giúp hiểu rõ mối quan hệ giữa các yếu tố trong hình học Trong đó, điểm định nghĩa theo tâm đường tròn được xem là điểm có thể được xác định dựa trên tâm của đường tròn đã cho Như vậy, đường tròn có thể được định nghĩa trước khi xác định các điểm nằm trên nó, giúp tăng tính logic và dễ hiểu trong các bài toán hình học.
PONIT/ CENTER, tên đường tròn
Ví dụ: Định nghĩa 2 điểm P1 và P2 lần lượt là tâm của 2 đường tròn cho trước C1 và C2
P1 P2 e) Giao điểm của một đường tròn và đường thẳng đi qua tâm
Điểm quan trọng trong bài toán là xác định giao điểm của đường tròn và đường thẳng đi qua tâm của nó, tạo thành một góc hợp bởi giữa đường thẳng và trục X+ Việc này giúp hiểu rõ vị trí của các điểm giao nhau trên hình học, từ đó hỗ trợ trong phân tích và giải các bài toán liên quan đến hình học phẳng Thấu hiểu mối liên hệ này là cơ sở để xác định chính xác các điểm giao nhau của đường tròn và đường thẳng, đồng thời tối ưu hóa các phương pháp giải quyết các bài toán hình học.
POINT/ Tên đường tròn, ATANGL, giá trị góc
Ví dụ: Định nghĩa ba điểm P1, P2, P3 dựa trên cung tròn C1 nhƣ trong hình P1 = POINT /C1, ATANGL,45
Hình 2.5: Điểm là giao của đường tròn và đường thẳng đi qua tâm [9] f) Điểm xác định bởi quan hệ với một điểm khác trên đường tròn
Một điểm có thể được định nghĩa dựa trên đường tròn trước và tạo một góc với điểm tham chiếu
Từ bổ nghĩa CLW và CCLW được sử dụng để chỉ hướng quay là thuận chiều kim đồng hồ hay ngƣợc chiều kim đồng hồ
Từ khóa phụ DELTA và ATANGL chỉ ra rằng góc đƣa ra là góc tăng, đo từ điểm tham chiếu
POINT/ Tên điểm tham chiếu, DELTA,
CLW , ON, tên đường tròn, ATANGL, giá trị góc
Ví dụ: Định nghĩa 2 điểm P2, P3 dựa trên đường tròn C1 cho trước và điểm tham chiếu P1 nhƣ chỉ ra trên hình
P2 = POINT/ P1, DELTA, CCLW, ON, C1, ATANGL, 45
P3 = POINT/ P1, DELTA, CLW, ON, C1, ATANGL, 60
Hình 2.6: Điểm xác định từ một giá trị góc, đường tròn cho trước và điểm tham chiếu trên đường tròn đó [9] g) Giao điểm của hai đường thẳng
Một điểm có thể được định nghĩa đơn giản là giao điểm của 2 đường thẳng Dạng câu lệnh:
POINT/ INTOF, tên đường thẳng 1, tên đường thẳng 2
Chú ý rằng từ INTOF thay cho “giao của”
Ví dụ: Định nghĩa 3 điểm P1, P2, P3 là giao điểm của 2 đường thẳng trong 3 đường thẳng cho trước trong hình
Hình 2.7: Điểm được định nghĩa bởi giao của các đường thẳng cho trước [9] h) Giao điểm của hai đường thẳng và đường tròn
Giao điểm giữa đường thẳng và đường tròn là điểm quan trọng trong hình học, đặc biệt khi chúng có hai giao điểm Trong những trường hợp này, cần sử dụng một từ bổ nghĩa để xác định điểm duy nhất mong muốn, giúp làm rõ ý nghĩa và đảm bảo tính chính xác của phân tích Việc lựa chọn điểm thích hợp dựa trên giao điểm của đường thẳng và đường tròn có vai trò quan trọng trong việc giải các bài toán hình học một cách dễ hiểu và chính xác.
Từ bổ nghĩa được xác định dựa trên mối quan hệ vị trí của điểm mong muốn so với các điểm khác trong câu, giúp làm rõ nghĩa và tạo sự liên kết logic cho câu Từ này thường được sử dụng để chỉ ra sự lựa chọn hoặc mô tả đặc điểm của đối tượng, góp phần làm rõ nội dung câu văn một cách chính xác và mạch lạc Trong tiếng Việt, từ bổ nghĩa đóng vai trò quan trọng trong việc thể hiện mối quan hệ không gian, thời gian hoặc đặc điểm của danh từ, giúp câu trở nên rõ ràng hơn và phù hợp với các nguyên tắc SEO khi viết nội dung chuẩn xác, dễ hiểu.
4 từ sau: XLARGE, XSMALL, YLARGE, YSMALL
, INTOF, tên đường thẳng, tên đường tròn
Ví dụ: Định nghĩa 2 điểm P1, P2 là giao điểm của đường thẳng L1 và đường tròn C1 trong hình :
Hình 2.8: Điểm được xác định bởi giao của đường thẳng và đường tròn [9] i) Giao của hai đường tròn
Một điểm có thể xác định bằng giao điểm của hai đường tròn, khi hai đường tròn giao nhau cho ra hai điểm, thì cần dựa vào các yếu tố bổ nghĩa để lựa chọn điểm mong muốn Giao điểm của hai đường tròn là phương pháp phổ biến trong hình học để xác định điểm chính xác dựa trên các mối quan hệ hình học Việc lựa chọn điểm phù hợp dựa vào các yếu tố bổ nghĩa giúp đảm bảo tính chính xác và phù hợp với yêu cầu đề bài Đây là kỹ thuật quan trọng trong việc phân tích và giải các bài toán liên quan đến hình học không gian và các bài toán có yếu tố hình học phức tạp.
Từ bổ nghĩa dựa trên mối quan hệ vị trí của điểm mong muốn so với các điểm khác trong không gian, giúp làm rõ ý nghĩa của từ Chúng thường được sử dụng để chỉ ra sự lựa chọn hoặc mức độ, với các ví dụ phổ biến như XLARGE, XSMALL, YLARGE, YSMALL, phản ánh kích thước hoặc tương quan trong ngữ cảnh Sử dụng từ bổ nghĩa một cách chính xác sẽ nâng cao khả năng truyền đạt ý nghĩa rõ ràng, hỗ trợ tối ưu trong tối ưu hóa công cụ tìm kiếm (SEO).
, INTOF, tên đường tròn, tên đường tròn
Ví dụ: Định nghĩa 2 điểm P1, P2 là giao điểm của đường thẳng C1 và đường tròn C2 trong hình
Hình 2.9: Điểm được xác định bởi giao của hai đường tròn [9] j) Giao của ba mặt phẳng
Trong toán học, giao của 2 mặt phẳng cho ta một đường thẳng và giao của 3 mặt phẳng xác định 1 điểm
POINT/ tên mặt phẳng, tên mặt phẳng, tên mặt phẳng
Ví dụ: Định nghĩa điểm P1 là giao của 3 mặt phẳng PL1, PL2, PL3 nhƣ chỉ ra trong hình
2.1.2 Định nghĩa đường thẳng Đường thẳng được coi là thực thể dài và được xử lý trong APT như là mặt phẳng đứng vuông góc với mặt XY Nói cách khác, nó đƣợc mở rộng ngang sang cả 2 hướng và thẳng góc với trục Z Khi đó, không yêu cầu toạ độ Z trong định nghĩa Sau đây là một vài phương pháp chọn lựa dùng để định nghĩa đường thẳng a) Đường thẳng được định nghĩa qua 2 điểm
Một đường thẳng có thể được định nghĩa qua 2 điểm đã được định nghĩa trước hoặc giá trị toạ độ của chúng đã đƣợc xác định
LINE/ Tên điểm, tên điểm
LINE/ Toạ độ X, toạ độ Y, toạ độ X, toạ độ Y
Hình 2.11: Đường thẳng được định nghĩa qua hai điểm [9] b) Đường thẳng định nghĩa dựa trên trục X hoặc trục Y và khoảng Offset
Trục X và truc Y được xem như là 2 trục cơ sở Một đường thẳng nào đó song song với 2 trục này có thể định nghĩa dựa trên nó cùng với giá trị offset
, Offset rulue (giá trị khoảng offset)
Ví dụ: Định nghĩa 3 đường thẳng như trong hình 2.12, L1 nằm trên trục X, L2 song song với trục X và khoảng rời là 5mm
Hình 2.12 mô tả đường thẳng được định nghĩa dựa trên trục tọa độ với khoảng offset [9] Đường thẳng này đi qua một điểm nhất định và tạo thành một góc với trục X hoặc trục Y, giúp xác định chính xác vị trí và hướng của đường trong hệ tọa độ Điều này rất quan trọng trong các bài toán về hình học không gian và kỹ thuật, đảm bảo tính chính xác trong thiết kế và phân tích.
Một đường thẳng có thể được định nghĩa qua một điểm cho trước với phương của nó đƣợc xác định bởi giá trị góc đo từ trục X hoăc truc Y
LINE/ tên điểm, ATANGL, giá trị góc,
Thiết lập đường chạy dao cho ngôn ngữ lập trình APT
2.2.1 Lập trình với đường chạy dao point to point
Lập trình với đường chạy dao point to point thể hiện hướng dịch chuyển của dao từ một điểm đến điểm khác trong quá trình gia công Câu lệnh lập trình này giúp đưa dụng cụ cắt tới vị trí mong muốn mà không bao gồm chuyển động cắt, chỉ xác định một véc tơ cắt cho đường chạy dao tiếp theo theo dạng đường thẳng Ví dụ, câu lệnh này có thể giúp đưa mũi khoan hoặc mũi taro tới vị trí lỗ mà chưa thực hiện cắt, phù hợp với các chiến lược chạy dao như FROM, GOTO, và GOLTA.
Câu lệnh From có vai trò định nghĩa vị trí khởi đầu của dao như một điểm tham chiếu cho các lệnh cắt tiếp theo trong chương trình gia công Nên đặt câu lệnh From ở đầu chuỗi lệnh chạy dao để thiết lập chính xác vị trí ban đầu Lưu ý, câu lệnh này không làm dao chuyển động mà chỉ xác định điểm xuất phát, giúp đảm bảo quá trình gia công chính xác và hiệu quả hơn.
FROM / Toạ độ X, toạ độ Y, (toạ độ Z) Hoặc
Trong đó nếu không nhập giá trị toạ độ Z, thì APT mặc định Z = 0
Ví dụ minh họa về hai câu lệnh FROM trong lập trình CNC thể hiện quá trình di chuyển của dao cắt Câu lệnh đầu tiên mô tả chuyển động của dao từ điểm khởi đầu (3,4,3), giúp xác định chính xác vị trí ban đầu của quá trình gia công Trong khi đó, câu lệnh thứ hai thể hiện dao bắt đầu di chuyển từ điểm P1, yêu cầu P1 phải được định nghĩa rõ ràng trước đó để đảm bảo quá trình gia công chính xác và hiệu quả hơn Việc hiểu rõ cách sử dụng câu lệnh FROM là yếu tố quan trọng trong lập trình CNC giúp tối ưu hóa quá trình gia công và nâng cao chất lượng sản phẩm.
Câu lệnh GOTO trong lập trình CNC yêu cầu dụng cụ cắt dịch chuyển từ vị trí hiện tại đến vị trí xác định một cách chính xác Nó thường được sử dụng sau câu lệnh khởi động FROM và chủ yếu áp dụng trong các quá trình khoan, doa, taro lỗ Điểm nổi bật của câu lệnh này là không yêu cầu nhập giá trị offset bán kính dao, vì đây là loại dao POINT TO POINT, giúp quá trình gia công trở nên chính xác và hiệu quả hơn.
GOTO / toạ độ X, toạ độ Y, (toạ độ Z) Hoặc
GOTO / Tên điểm Nếu không nhập toạ độ Z thì APT mặc định toạ độ Z= 0
GOTO / P2 Ở đây P2 là điểm được định nghĩa trước
Hai câu lênh FROM và GOTO thường đi cùng nhau ở đầu của chuỗi các câu lệnh về đường chạy dao để định vị trí dao, trong hình trên
Sau đây, là ba câu lệnh có nhiệm vụ dịch chuyển dao từ (-2, -2, 3) tới (1, 1, 2) sau đó tới (3, 6, 6)
Câu lệnh GOLDTA buộc dao dịch chuyển tới vị trí mới dựa trên sự tăng d của trục X, Y, Z theo hướng từ điểm hiện tại Khoảng tăng d có thể có giá trị âm hoặc dương, trong đó giá trị dương sẽ làm dao dịch chuyển theo hướng dương trên các trục, còn giá trị âm sẽ làm dao dịch chuyển theo hướng ngược lại.
GOLDTA/X, Y, Z thể hiện các khoảng gia tăng theo các trục X, Y, Z để xác định điểm giao dịch chuyển từ điểm hiện tại đến điểm mục tiêu Trong đó, các giá trị này phản ánh mức độ thay đổi của giá trị theo từng trục không gian Đặc biệt, khi chỉ xác định một giá trị duy nhất, APT mặc định dịch chuyển theo trục Z để đơn giản hóa quá trình giao dịch Việc hiểu rõ các trục này giúp tối ưu hóa chiến lược đầu tư và phân tích thị trường chính xác hơn.
Ví dụ: Trong hình trên ta sử dụng hai câu lệnh FROM và GOLDTA để dịch chuyển dao từ điểm hiện tại (-2, -2, 3) tới điểm mong muốn (4, 5, 1)
Sau đây là câu lệnh thực hiện
2.2.2 Các bề mặt kiểm soát Đường chạy dao có thể được định nghĩa hình học duy nhất bởi hai bề mặt hoặc bề mặt kiểm soát khi dao cắt dịch chuyển và luôn tiếp xúc với bề mặt đó Có ba bề mặt thường được sử dụng để định nghĩa đường chạy dao kiểu continuos – path đó là:
Drive surface là bề mặt tiếp xúc trực tiếp với dao hoặc nằm giữa mối quan hệ với đường tâm dao, đóng vai trò quan trọng trong quá trình cắt gọt Nó hướng dao cắt chuyển động theo phương vuông góc với trục dao, giúp đảm bảo độ chính xác và hiệu quả trong quá trình gia công.
Part surface chính là bề mặt luôn tiếp xúc với chiều trục dao, đóng vai trò kiểm soát chiều sâu cắt trong quá trình gia công Bề mặt này có thể là mặt phẳng ngang, mặt phẳng nghiêng hoặc mặt phẳng trụ, đảm bảo định vị chính xác và hiệu quả của quá trình gia công.
Check surface là bề mặt kiểm soát dùng để kết thúc chuyển động chạy dao theo yêu cầu cụ thể Quan hệ giữa dao cắt và các bề mặt Drive, Part, Check đóng vai trò quan trọng trong quá trình gia công, đảm bảo độ chính xác và chất lượng chi tiết Hình minh họa giúp hiểu rõ cách các bề mặt này tương tác trong quá trình gia công, đặc biệt là trong kiểm soát bề mặt cuối cùng của sản phẩm Việc kiểm soát surface chính xác là yếu tố then chốt để đạt được các tiêu chuẩn kỹ thuật cao trong gia công CNC.
Hình 2.47: Bề mặt Drive A và bề mặt Check tại B [9]
Trong quá trình gia công, dao chuyển động dọc theo bề mặt Drive từ điểm A đến điểm B, với đầu dao luôn tiếp xúc chặt chẽ với bề mặt Part để đảm bảo độ chính xác Chuyển động chạy dao này kết thúc khi dao tiếp xúc với bề mặt Check tại điểm B, đảm bảo quá trình gia công đạt yêu cầu kỹ thuật cao.
Trong quá trình gia công liên tục theo lệnh chạy dao continuous-path, bề mặt Check luôn đóng vai trò là bề mặt Drive cho các chuyển động chạy tiếp theo Bề mặt Part được gia công theo yêu cầu của quá trình, và khi một bề mặt được xác định là Part surface, nó vẫn duy trì chức năng này trong các đường chạy dao tiếp theo cho đến khi có bề mặt khác thay thế.
Năm bề mặt được sử dụng để chỉ thị dao dịch chuyển theo chuyển động liên tục từ điểm A đến B, C, D rồi trở lại A, như hình minh họa Trong đó, phần S5 là Bề mặt phần cho toàn bộ đường viền (contour) của chi tiết.
Hình 2.48: Các bề mặt kiểm soát [9]
Bề mặt Drive và Check cho mỗi chuyển động chạy dao và quan hệ của chúng với lần chạy dao tiếp theo nhƣ sau:
Chuyển động chạy dao Drive surface Check surface Part surface
Khi chỉ sử dụng một bề mặt Part duy nhất, bề mặt Check cho mỗi chuyển động chạy dao sẽ trở thành bề mặt Drive cho lần chạy dao tiếp theo Ví dụ, bề mặt S2 là bề mặt Check của chuyển động từ A đến B và sau đó trở thành bề mặt Drive cho chuyển động tiếp theo từ B đến C Quá trình này tiếp tục tương tự với các lần chạy dao S3 và S4, đảm bảo quy trình gia công chính xác và liên tục.
2.2.3 Những thay đổi với bề mặt Check
Chuyển động chạy dao kết thúc khi dao tiếp xúc với bề mặt Check, liên quan đến mối quan hệ vị trí giữa dao và bề mặt Check Mỗi lần chạy dao có thể dừng ở tối đa 4 vị trí kết thúc khác nhau, do đó, các thay đổi của bề mặt Check phải được xác định một cách rõ ràng dựa trên mối quan hệ này Những thay đổi này được mô tả qua bốn từ bổ nghĩa phản ánh các trạng thái của bề mặt Check trong quá trình gia công.
TANTO Bề mặt Check Bề mặt Drive
Hình 2.49: Những thay đổi với bề mặt Check [9]
Câu lệnh hậu xử lý (postprocessor) cho ngôn ngữ lập trình APT
Chương trình NC bao gồm hai loại thông tin chính: đặc điểm đường chạy dao yêu cầu và yêu cầu gia công Khái niệm lập trình APT tập trung vào các định nghĩa cơ bản về hình học và chuỗi các đường chạy dao Đặc điểm gia công bao gồm các lệnh và hàm điều khiển máy như tốc độ, kích thước dụng cụ cắt, lượng tiến dao, chất làm nguội, đơn vị đo lường, thay dao, hệ tọa độ máy và các hàm phụ Hầu hết các lệnh gia công và thiết lập không thuộc hệ thống APT mà được xử lý bởi bộ hậu xử lý (Processor), do đó các lệnh này thường xuyên được tham chiếu bởi lệnh của bộ hậu xử lý để đảm bảo quá trình gia công chính xác và hiệu quả.
Bộ hậu xử lý là phần mềm quan trọng chuyển đổi file đầu ra của hệ thống APT sang định dạng phù hợp cho tổ hợp máy công cụ và điều khiển tốc độ quay, làm nguội Hệ thống yêu cầu các mã F-codes, S-codes và M-codes để hoạt động chính xác Chương này trình bày các lệnh của bộ hậu xử lý, cách thiết lập dao và máy, cùng với các thiết lập hỗ trợ khác nhằm tối ưu quá trình gia công.
2.3.1 Các thiết lập hậu xử lý
Các lệnh thiết lập hậu xử lý bao gồm một hoặc nhiều từ khóa đặt trong chuỗi lệnh phù hợp trong chương trình, giúp bộ hậu xử lý đọc và chuyển đổi chúng thành các lệnh điều khiển Bộ hậu xử lý có khả năng ghi nhận và thực thi các lệnh này trên máy công cụ điều khiển số, đảm bảo quá trình vận hành chính xác và hiệu quả Dạng tổng quát của câu lệnh hậu xử lý giúp tối ưu hóa quá trình lập trình và kiểm soát máy móc trong sản xuất.
Trong phần Major/Minor section, một câu lệnh hậu xử lý bắt buộc phải bao gồm từ "major", trong khi phần "minor" (phần thứ yếu) là tùy chọn và có thể chứa từ khoá, từ bổ nghĩa hoặc tham số tùy thuộc vào thể loại của từ "major" được sử dụng Các cách sử dụng câu lệnh hậu xử lý sẽ được trình bày rõ trong phần này, giúp người đọc hiểu rõ hơn về cách thiết lập đơn vị và tối ưu hóa quá trình xử lý dữ liệu.
Có hai đơn vị tiêu chuẩn cơ bản đƣợc dùng trong lập trình NC là:
Trong chương trình, đơn vị Inch là đơn vị mặc định và có thể bỏ qua để linh hoạt chuyển đổi giữa đơn vị Inch và MM Khi thiết lập một hệ đơn vị mới, hệ hiện tại sẽ bị loại bỏ và thay thế bằng hệ mới trong toàn bộ câu lệnh sau đó cho đến khi có sự thay đổi tiếp theo Việc thiết lập dụng cụ cắt phù hợp giúp đảm bảo quá trình gia công chính xác và hiệu quả.
Thiết lập dụng cụ cắt trong APT mô tả hình học của dụng cụ cắt được sử dụng trong lập trình continuous – Path, giúp đảm bảo chính xác trong quá trình gia công Trong lập trình point to point, việc thiết lập dụng cụ cắt không cần thiết phải xác định rõ ràng, vì tính toán khoảng cách dụng cụ không yêu cầu khai báo phức tạp Trong lệnh 2D trên mặt phẳng vuông góc với trục dụng cụ, ta có thể sử dụng dạng lệnh thiết lập đơn giản để phù hợp với yêu cầu sản xuất.
Trong quá trình gia công, D và R lần lượt đại diện cho đường kính và bán kính góc của dụng cụ cắt, trong đó tham số R là tự chọn và có thể bỏ qua nếu bằng không Lệnh quay trục chính Spindle đóng vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh tốc độ và hướng quay của trục chính để đảm bảo quá trình gia công chính xác và hiệu quả.
Lệnh spindel đƣợc dùng để thực hiện ba nhiệm vụ sau:
- Bật hoặc tắt trục chính
- Chỉ ra chiều quay trục chính cùng hoặc ngƣợc chiều kim đồng hồ
- Đặt tốc độ trục chính, số vòng/ phút {RPM}
Lệnh SPINDL / OFF được sử dụng để kiểm soát trục chính của máy móc Câu lệnh đầu tiên giúp bật trục chính quay với tốc độ và chiều quay đã được thiết lập sẵn Trong khi đó, câu lệnh thứ hai dùng để dừng hoạt động quay của trục chính một cách an toàn và chính xác Việc sử dụng đúng các lệnh này đảm bảo hiệu quả vận hành và an toàn trong quá trình gia công.
Có ba câu lệnh hợp lệ: Từ NC tương ứng
Các câu lệnh quay được chuyển sang dạng NC tương ứng trong bộ hậu xử lý của APT d) Thiết lập đường chạy dao
Lượng tiến dao thể hiện tốc độ của dụng cụ cắt chuyển động dọc theo bề mặt phôi, đóng vai trò quan trọng trong quá trình gia công Đơn vị đo lượng tiến dao có thể là inch/phút hoặc inch/vòng, giúp kiểm soát chính xác quá trình cắt và đạt mức độ hoàn thiện yêu cầu Việc xác định đúng lượng tiến dao giúp tối ưu hóa hiệu suất gia công và tăng tuổi thọ của dụng cụ cắt.
Lệnh thiết lập lƣợng tiến dao có dạng sau:
FEDRAT / Giá trị lƣợng tiến dao,
RAPIT là câu lệnh khởi động chế độ chạy ngang (không ăn dao) của chuyển động dụng cụ cắt, chỉ ảnh hưởng đến câu lệnh chạy theo nó Trong quá trình hậu xử lý, RAPIT được chuyển đổi thành mã G00 để điều chỉnh chế độ chuyển động nhanh Trong thiết lập ban đầu, tham số IPM mặc định là thứ yếu và có thể bỏ qua để tối ưu hóa quá trình gia công.
Bốn dạng lệnh tiến dao hợp lệ được cho dưới đây
FEDRAT / 10.0, IPM FEDRAT / 10.0 FEDRAT / 0.005, IPR RAPIT
Hai câu lệnh đầu tiên có cùng hiệu lực, chỉ ra lƣợng tiến dao yêu cầu là 10 inch/ phút
Lượng tiến dao được chuyển sang lệnh NC tương ứng bải qua hậu xử lý trong APT Một số ví dụ:
Lệnh lƣợng tiến dao Lệnh NC
Trong quá trình gia công chi tiết, việc sử dụng nhiều dao cắt khác nhau là điều thường xuyên xảy ra để đảm bảo chất lượng và hiệu quả gia công Để thực hiện điều này một cách chính xác và nhanh chóng, cần có lệnh thay dao tự động hoặc bán tự động, giúp trục chính di chuyển đến vị trí thay dao và lắp dao mới một cách chính xác Hệ thống lệnh thay dao giúp tối ưu hóa quá trình gia công, giảm thời gian chết và nâng cao năng suất sản xuất.
Lệnh thay dao có dạng:
Lệnh thay dao tương ứng là mã M06 cùng với số T ở đầu ra, ví dụ như lệnh T1 M06 trong chương trình NC Việc thiết lập chế độ làm nguội là bước quan trọng để đảm bảo quá trình gia công hiệu quả và an toàn.
Hầu hết máy gia công NC đều cho phép cung cấp chất làm nguội qua hai dạng chính: dòng Flood hoặc phun dạng sương mù Mist Việc thiết lập chế độ làm nguội trên máy được thực hiện qua các lệnh điều chỉnh phù hợp, giúp kiểm soát lượng chất làm nguội phù hợp với từng quá trình gia công Đây là yếu tố quan trọng để đảm bảo chất lượng bề mặt gia công và tuổi thọ dụng cụ, đồng thời tối ưu hóa hiệu quả sản xuất.
Lệnh thiết lập chế độ làm nguội đƣợc chuyển sang mã G07 cho lệnh MIST, M08 cho lệnh FLOOD và M09 cho lệnh OFF g) Lệnh trễ (Delay)
Lệnh Delay trong máy NC được sử dụng để điều khiển hoạt động gia công diễn ra trong một khoảng thời gian xác định sau khi quá trình chính kết thúc Thông thường, lệnh này được áp dụng trong gia công lỗ nhằm tạo ra khoảng dừng tại đáy lỗ trước khi mũi khoan rút ra khỏi mặt phẳng, giúp đảm bảo độ chính xác và chất lượng gia công Sử dụng lệnh Delay giúp tối ưu hóa quá trình gia công, nâng cao hiệu suất và giảm thiểu sai lệch trong sản phẩm cuối cùng.
DELAY/ t Với t là thời gian trễ, tính bằng giây
Ví dụ 4.4: Hai câu lệnh hợp lệ được cho dưới đây
Câu lệnh dừng được sử dụng để kiểm soát sự thay đổi, kiểm tra dao, kích thước tiêu chuẩn hoặc thực hiện các nhiệm vụ đặc thù theo yêu cầu của thợ giám sát Trong APT, có hai câu lệnh dừng chính là STOP và OPSTOP, trong đó câu lệnh STOP dùng để tạm dừng chương trình cho đến khi nút START được nhấn lại Lưu ý, câu lệnh STOP được xem như câu lệnh dừng không điều kiện, giúp kiểm soát và quản lý quy trình một cách linh hoạt và an toàn.
OPSTOP nghĩa là tự dừng hoặc dừng lựa chọn và đặt kế hoạch dừng Máy công cụ dừng chỉ khi nút OPSTOP trên bàn điều khiển đƣợc ấn
STOP OPSTOP Câu lệnh STOP được chuyển sang mã G00 trong chương trình NC, lệnh OPSTOP là mã M01 i) Câu lệnh Clear Plane
Hệ thống xử lý chương trình nguồn APT
Trái tim của bộ xử lý APT chính là bộ xử lý chương trình, một phần mềm máy tính được thiết kế đặc biệt để xử lý chương trình nguồn APT Quá trình này giúp chuyển đổi các lệnh nguồn thành file dữ liệu CL DATA, đóng vai trò quan trọng trong hoạt động của hệ thống APT Bộ xử lý chương trình đóng vai trò then chốt trong việc đảm bảo hiệu quả và chính xác của quá trình xử lý dữ liệu APT.
Dữ liệu vị trí dao cắt và các thông tin điều khiển máy công cụ được lưu trữ trong file CL DATA Sau đó, bộ xử lý sẽ chuyển đổi dữ liệu này thành dạng mã NC phù hợp với máy NC, đi kèm với bộ hậu xử lý để đảm bảo quá trình gia công chính xác và hiệu quả.
Cấu trúc của bộ xử lí ATP gồm 5 giai đoạn xử lí:
- Giai đoạn giam sát (Supervision)
- Giai đoạn dịch và xử lí cú pháp chương trình (Translation syntax editing
- Giai đoạn tính toán và thực thi chương trình (Execution Caculation phase)
- Giai đoạn biên tập và hiệu chỉnh (Edit phase)
- Giai đoạn xử lí tiếp theo
Hình 2.56: Sơ đồ cấu trúc bộ xử lý APT [9] a) Giai đoạn giám sát (supervision phase)
Trong quá trình giám sát, hệ thống kiểm soát và hướng dòng xử lý của chương trình nguồn Khi nhập vào, chương trình APT trải qua các giai đoạn như dịch mã, thực hiện tính toán, hiệu chỉnh đường chạy dao và hậu xử lý, đều được quản lý bởi phần giám sát Mỗi giai đoạn đảm nhận nhiệm vụ cụ thể, đảm bảo dòng xử lý diễn ra chính xác Sau khi hoàn thành công đoạn, phần xử lý sẽ trả về bộ giám sát để chuyển sang giai đoạn tiếp theo, giúp toàn bộ chương trình nguồn được xử lý hoàn chỉnh Trong đó, giai đoạn dịch và xử lý cú pháp chương trình đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo mã nguồn đúng cú pháp và sẵn sàng cho các bước xử lý tiếp theo.
Có 3 chức năng đƣợc thể hiện trong giai đoạn này của bộ xử lý APT:
- Chuyển đổi thông tin mô tả hình học trong phần chương trình nguồn sang dạng thức hợp lệ phù hợp cho giai đoạn xử lý tiếp theo
- Tạo ra file dữ liệu trung gian nhƣ file PROFII Trong đó sử dụng dạng thức hợp lệ của việc mô tả hình học và các lệnh APT khác
Trong quá trình kiểm tra, cần thực hiện xác định các lỗi về cú pháp, đặc biệt chú trọng vào việc phát hiện lỗi sử dụng từ vựng không chính xác hoặc không phù hợp Đồng thời, kiểm tra việc sắp xếp dữ liệu, hệ thống dấu câu và trật tự câu để đảm bảo tính logic và dễ hiểu của nội dung Giai đoạn thực hiện tính toán đóng vai trò then chốt, cần đảm bảo các phép tính được thực hiện chính xác để góp phần hoàn thiện kết quả cuối cùng của dự án.
Trong giai đoạn thực hiện tính toán, hệ thống sử dụng file trung gian PROFII do quá trình dịch và xử lý cú pháp chương trình tạo ra, nhằm thực hiện các tính toán liên quan đến hình học chi tiết và vị trí tâm dao của các câu lệnh chạy dao Đồng thời, một file khác gọi là file CL-File được tạo ra để chứa thông tin về vị trí tâm dao cũng như các yêu cầu hậu xử lý cần thiết.
Hai nhiệm vụ chính trong giai đoạn này là
- Biến đổi dữ liệu vị trí tâm dao kết hợp với TRACUT, COPY, VTLAXS và thực hiện cập nhật file CL-File
Trong file CL-File, còn gọi là CL DATA, chứa các dữ liệu quan trọng liên quan đến vị trí dao để máy gia công chi tiết Ngoài ra, file còn bao gồm các yêu cầu hậu xử lý đã được xác định rõ trong chương trình nguồn Đây là các thông tin cần thiết để đảm bảo quá trình gia công chính xác và hiệu quả.
- TRACUT – Transfrom cutter location: Cho phép các vị trí tâm dao đƣợc xoay
- COPY: Sử dụng để sao chép phần dữ liệu được định nghĩa trước đó
VTLAXS – Variable Tool Axis là file CL-File đặc biệt đã được biên tập riêng dành cho lập trình đa trục, giúp điều chỉnh hướng trục dao linh hoạt khi di chuyển dọc theo các bề mặt kiểm soát Đây là giải pháp tối ưu để nâng cao hiệu quả gia công, cho phép thay đổi hướng dao theo từng giai đoạn nhằm đạt được độ chính xác và chất lượng bề mặt cao nhất Giai đoạn hậu xử lý đóng vai trò quan trọng trong quá trình gia công, đảm bảo các sản phẩm cuối cùng đáp ứng các tiêu chuẩn kỹ thuật và yêu cầu về hình dạng, kích thước.
Trong giai đoạn này, có thể sử dụng một số bộ hậu xử lý khác nhau đã được định nghĩa rõ ràng để phối hợp hiệu quả giữa máy công cụ và kỹ thuật điều khiển số Mỗi bộ hậu xử lý thường phù hợp và dành riêng cho một máy NC cụ thể, giúp đảm bảo quá trình vận hành chính xác và tối ưu hóa.
Bộ hậu xử lý là phần mềm máy tính giúp chuyển đổi dữ liệu vị trí dao và thông tin vận hành máy thành mã NC có thể đọc được, đảm bảo quá trình gia công chính xác Vì không thuộc hệ thống APT, việc thực hiện giai đoạn hậu xử lý là tùy chọn và dựa trên khai báo bộ hậu xử lý trong câu lệnh MACHIN Đầu ra của hậu xử lý gồm các mã NC, như mã chức năng M, T, F, các dạng mã chương trình, cùng với các chức năng hỗ trợ khác, phục vụ quá trình điều khiển máy CNC hiệu quả.
2.4.2 Tiến trình xử lý chương trình nguồn APT
Khi thực hiện một chương trình nguồn APT bằng bộ xử lý, hệ thống sẽ gán một chuỗi các con số (ISN) cho mỗi câu lệnh chương trình trong phần dịch Trong quá trình tính toán các lệnh, hình dạng mô tả của chúng được chuyển sang dạng phức hợp hợp lệ để kiểm tra chính xác Dạng thức này có thể được in ra bằng lệnh PRINT, giúp người dùng kiểm tra các câu lệnh, trong khi dữ liệu vị trí dao động có thể được hiển thị trong phần hiệu chỉnh qua câu lệnh CLPRINT.
Cuối cùng qua bộ hậu xử lý, một file NC cấu trúc bao gồm các mã chương trình
T, F, M, và S đƣợc đƣa ra để máy gia công
Bảng 2.2: Dạng thức hợp lệ để lựa chọn kiểu thực thể hình học
Giá trị tọa độ của điểm đƣợc đƣa ra trong hệ thống tọa độ
A, B, C và D là các hệ số của phương trình mặt phẳng hoặc đường thẳng thẳng) 3
Phương trình Ax + By + Cz = 0 mô tả một mặt phẳng vuông góc với mặt phẳng XY, trong đó A, B, C là các tọa độ của véc tơ pháp tuyến Khi C = 0, phương trình trở thành dạng đặc biệt thể hiện đường thẳng nằm trong mặt phẳng XY Trong lĩnh vực hình học, hình tròn (CIRCLE) là một đối tượng quan trọng, phản ánh các đặc điểm như tâm, bán kính và các phương trình liên quan đến trọn vẹn vòng tròn.
Trong APT, đường tròn được xem như là hình trụ vuông góc với mặt XY, A, B, C là tọa độ của véc tơ đường tâm, ở đây với đường tròn thì A = B = 0 và C = 1
R là giá trị bán kính
A, B, C và D là hệ số của phương trình mặt phẳng Ax + By + Cz = D
A, B, C lần lƣợt là véc tơ thành phần trên các trục X, Y, Z
X, Y, Z là tọa độ của điểm trên đường tâm,
A, B, C lần lƣợt là các véc tơ đơn vị nằm trên các trục X, Y, Z để tạo nên đường tâm
R là giá trị bán kính
A, B, C, D, F, G, H, P, Q, R là các hệ số của phương trình bề mặt Quadric
Ax 2 + By 2 + Cz 2 + D + 2FYZ + 2GXZ + 2HXY + 2PX + 2QY+2RZ = 0
C1, C2…C12 là các hệ số của ma trận chuyển đổi
Bộ xử lý APT có nhiệm vụ chuyển đổi các câu lệnh mô tả hình học thành dạng thức hợp lệ, giúp dữ liệu dễ dàng xử lý bởi máy tính Dữ liệu nội bộ được biểu diễn ngắn gọn nhằm tối ưu hóa quá trình xử lý dữ liệu hình học Việc chuyển đổi này cho phép các dạng thức hợp lệ thay đổi từ kiểu phần tử hình học này sang kiểu phần tử khác một cách linh hoạt Mặc dù có nhiều phương pháp khác nhau để định nghĩa các kiểu phần tử hình học, nhưng tất cả đều được chuẩn hóa về một dạng thức hợp lệ duy nhất để đảm bảo tính nhất quán và hiệu quả trong xử lý dữ liệu.
Ví dụ: Các điểm đều đƣợc chỉ ra bởi 3 giá trị tọa độ của nó theo các trục X, Y,
Z và không kể tới chúng đƣợc định nghĩa nhƣ thế nào Bảng trên là danh sách các dạng thức hợp lệ để lựa chọn kiểu thực thể hình học
Việc nhận diện dạng thức hợp lệ là một công cụ quan trọng giúp sửa lỗi chương trình hiệu quả trong quá trình kiểm tra Câu lệnh PRINT thường được sử dụng để in ra dữ liệu của dạng thức hợp lệ, giúp dễ dàng phát hiện và xử lý các sai sót trong mã nguồn.
Các dạng hợp lệ của cậu lệnh PRINT
PRINT/ ON: Tạo ra dạng thức hợp lệ của mỗi thực thể đƣợc in ra ngay khi nó đƣợc tạo ra
PRINT/ OFF: Để hủy bỏ PRINT/ON
PRINT/ 3ALL: Tạo ra dạng thức hợp lệ và các đại lƣợng toán biến thiên in ra khi gặp câu lệnh này
Bảng 2.3: Các thuật ngữ cơ bản dùng trong lập trình bằng ngôn ngữ APT
STT Thuật ngữ anh Ý nghĩa STT Thuật ngữ anh Ý nghĩa
1 POINT Điểm 23 RADIUS Bán kính
2 LINE Đường thẳng 24 ATANGL Góc
3 X AXIS Trục X 25 INTOF Cắt nhau
4 Y AXIS Trục Y 26 TANTO Tiếp tuyến
5 Z AXIS Trục Z 27 MIROR Tạo đối xứng
6 CIRCLE Đường tròn 28 SCALE Thay đổi tỉ lệ
7 ELLIPS Elip 29 CLW Cùng chiều kim đồng hồ
8 PATERN Hệ các điểm 30 CCLW Ngƣợc chiều kim đồng hồ
9 PLANE Mặt phẳng 31 LEFT Bên trái
10 XY PLAN Mặt phẳng XY 32 LARGE Lớn hơn
11 YZ PLAN Mặt phẳng YZ 33 SMALL Nhỏ hơn
12 ZX PLAN Mặt phẳng ZX 34 X LARGE X lớn hơn
13 Z SURF Mặt phẳng // XY 35 X SMALL X nhỏ hơn
14 SPHERE Hình cầu 36 Y LARGE Y lớn hơn
15 CILINDR Hình trụ 37 Y SMALL Y nhỏ hơn
16 CONE Hình côn 38 Z LARGE Z lớn hon
17 VECTOR Véc tơ 39 Z SMALL Z nhỏ hơn
18 MATRIX Hệ tọa độ 40 LFT Sang bên trái
19 CENTER Tâm 41 RGT Sang bên phải
20 FWD Tiến 42 GOLFT Đi bên trái
21 BACK Lùi 43 GORGT Đi bên phải
22 UP Lên trên 44 GOFWD Đi về phía trước
45 DOWN Xuống dưới 63 GO BACK Lùi về phía sau
46 TO Đến 64 GO UP Đi lên phía trên
47 ON Ở trên 65 GO DOWN Đi xuống
48 PAST Đằng sau 66 XY ROT Quay quanh Z
49 FROM Vị trí ban dầu 67 ZX ROT Quay quanh Y
50 PS Mặt gia công 68 YZ ROT Quay quanh X
51 DS Mặt dẫn hướng 69 CUTER Dao phay
52 CS Mặt giới hạn 70 PARLEL Song song
53 RIGHT Quay sang trái 71 PERPTO Vuông góc
59 TLOFPS Dao tiếp xúc với